2025版高考化学二轮复习课件 主观题突破一 物质结构与性质

主观题突破一物质结构与性质突破点1核外电子排布及表征突破点2电离能、电负性及原因解释目录索引

突破点3化学键、杂化类型与空间结构突破点4分子结构与性质及原因解释突破点5晶体类型与粒子间作用力及原因解释突破点6晶胞结构及分析、计算突破点1核外电子排布及表征聚焦核心要点1.能层、能级及能量关系模型[1]2.基态粒子核外电子排布的“三原则”[2]表示方法举例电子排布式Cr:1s22s22p63s23p63d54s1简化电子排布式Cu:[Ar]3d104s1价层电子排布式Fe:3d64s2轨道表示式(或电子排布图)O:【应用示例】硒(34Se)被誉为“防癌之王”,与氧同主族,与溴同周期。(1)基态Se原子的核外电子排布式为[Ar]

。

(2)基态Se原子核外电子占据的最高能级为

,该能级电子云轮廓图的形状为

。

(3)基态Se原子核外电子占据的最高能层符号为

。

(4)基态Se原子的价层电子中,两种自旋状态的电子数之比为

。3d104s24p44p哑铃形

N2∶13.核外电子的运动状态和空间运动状态[3](1)判断核外电子的运动状态种类描述原子核外电子运动状态有4个参数:能层、能级、原子轨道和自旋状态,故核外电子的运动状态种类=核外电子的总数。(2)核外电子的空间运动状态种类描述原子核外电子的空间运动状态有3个参数:能层、能级和原子轨道,故核外电子的空间运动状态种类=电子占据的原子轨道总数。链接高考[1](2022·重庆卷)配位化合物X由配体L2-(如图)和具有正四面体结构的[Zn4O]6+构成。L2-所含元素中,电负性最大的原子处于基态时电子占据最高能级的电子云轮廓图为

形。

配体L2-哑铃

链接高考[2](1)(2024·河北卷)钒原子的价层电子排布式为

。

(2)(2024·北京卷)Sn位于元素周期表的第五周期第ⅣA族。将Sn的基态原子最外层轨道表示式补充完整:______________。(3)(2024·湖北卷)基态Be2+的轨道表示式为______________。

(4)(2024·甘肃卷)Ca2+和Cl-的最外层电子排布图均为______________。

(5)(2023·海南卷)锑和磷同族,基态锑原子的价层电子排布式为______________。

(6)(2022·天津卷)基态Na原子的价层电子轨道表示式为_____________。3d34s25s25p39精研核心命题命题角度1基态原子(或离子)核外电子排布及表示例1(1)[2022·山东卷]基态Ni原子的价层电子排布式为

,在元素周期表中位置为

。

(2)(2023·全国乙卷)基态Fe原子的价层电子排布式为

。

(3)(2022·海南卷)基态O原子的电子排布式为______________,其中未成对电子有

个。

(4)(2022·全国甲卷)基态F原子的价层电子排布图(轨道表示式)为

。

3d84s2第四周期第Ⅷ族3d64s21s22s22p42解析:(1)已知Ni是28号元素,故基态Ni原子的价电子排布式为3d84s2,在元素周期表中位于第四周期第Ⅷ族。[变式演练1](1)(2024·山东卷)Mn在元素周期表中位于第____周期____族;同周期中,基态原子未成对电子数比Mn多的元素是____(填元素符号)。

(2)(2023·浙江6月卷)基态N原子的价层电子排布式是_____________。

(3)(2022·广东卷)Se与S同族,基态硒原子价层电子排布式为

。

四

ⅦbCr2s22p34s24p4命题角度2核外电子的运动状态及能量例2(1)(2022·河北卷)基态S原子的价层电子中,两种自旋状态的电子数之比为

。

2∶1解析:基态S原子的价层电子轨道表示式为

,两种自旋状态的电子分别为2个和4个,故其数目之比为1∶2或2∶1。(2)(2022·全国乙卷)氟原子激发态的电子排布式有

,其中能量较高的是

(填字母)。

a.1s22s22p43s1 b.1s22s22p43d2c.1s22s12p5 d.1s22s22p33p2a、dd解析:基态F原子核外有9个电子,其基态原子电子排布式为1s22s22p5,核外电子总数为9,电子排布不同于基态F原子的都是激发态原子,故属于激发态的有a和d;由于3p能级的能量高于3s能级,故能量较高的是d。(3)(2024·山东德州一模)基态Cu2+的价层电子中,两种自旋状态的电子数之比为

。

5∶4(或4∶5)解析:已知Cu是29号元素,故基态Cu2+的价电子排布式为3d9,故其中两种自旋状态的电子数之比为5∶4(或4∶5)。[变式演练2]根据原子结构的相关知识,请回答下列问题:(1)基态氧原子核外电子的空间运动状态有

种。

(2)下列Li原子轨道表示式表示的状态中,能量最低和最高的分别为

、

(填字母)。

(3)根据原子核外电子排布规律,未成对电子数:As

(填“>”或“<”)Se。

5DC>解析:(1)基态氧原子核外有8个电子,分占1s、2s、2p共5个原子轨道,故基态氧原子核外电子的空间运动状态有5种。(2)原子核外电子排布中,如果电子所占的轨道能级越高,该原子能量越高,根据轨道表示式可知,电子排布能量最低的是D,能量最高的是C。(3)As、Se的价层电子排布式分别为4s24p3、4s24p4,根据泡利原理和洪特规则推知,As、Se的未成对电子数分别为3、2。突破点2电离能、电负性及原因解释聚焦核心要点1.电离能及其比较(1)元素第一电离能的周期性变化[1]①同周期元素从左到右,第一电离能呈增大趋势;稀有气体元素的第一电离能最大,碱金属元素的第一电离能最小。②同主族元素自上而下,第一电离能逐渐减小。[微点拨]同周期中ⅡA和ⅢA族、ⅤA和ⅥA族的第一电离能出现交错,其原因是ⅡA、ⅤA族元素原子的价层电子排布分别为ns2、ns2np3,最高能级分别为全充满、半充满,均较难失去电子,故这两族元素原子的第一电离能反常。(2)逐级电离能及比较[2]【应用示例1】(1)第一电离能N_________(填“大于”或“小于”)O,原因:____________________________________________________________。

(2)Fe3+比Fe2+稳定的原因:____________________________________。

大于

N原子的价层电子排布式为2s22p3,最高能级处于半充满,比较稳定,难失电子Fe3+的价层电子排布式为3d5,为半充满结构,而Fe2+的价层电子排布式为3d62.电负性及其应用[3](1)电负性的周期性变化①同周期主族元素从左到右,元素的电负性逐渐增大。②同主族元素自上而下,元素的电负性逐渐减小。(2)电负性的应用【应用示例2】请结合核外电子排布相关知识,解释C的电负性小于O的原因:____________________________________。

碳原子半径比氧原子半径大,且核电荷数比氧的小,故碳原子对最外层电子的吸引力小于氧链接高考[1](1)(2023·海南卷)下列配合物中,第一电离能最大的配位原子是__________

(代表单键、双键或三键)。

(2)(2023·北京卷)比较S原子和O原子的第一电离能大小,从原子结构的角度说明理由:____________________________________。

NI1(O)>I1(S);O和S原子价层电子构型相同,氧原子半径小,原子核对最外层电子的吸引力大,不易失去电子链接高考[2](1)(2024·浙江6月卷)Na的第二电离能

(填“>”或“<”或“=”)Ne的第一电离能,其原因为

。

(2)(2022·河北卷)Cu与Zn相比,第二电离能与第一电离能差值更大的是

,原因是

。

>Na+和Ne具有相同的电子层结构,Na+的核电荷数大于Ne,Na+的原子核对外层电子的引力大于NeCuCu的第二电离能失去3d10电子,第一电离能失去4s1电子,Zn的第二电离能失去4s1电子,第一电离能失去4s2电子链接高考[3](1)(2023·全国乙卷)探测发现火星上存在大量橄榄石矿物(MgxFe2-xSiO4)。橄榄石中,各元素电负性大小顺序为______________,铁的化合价为__________。

(2)(2022·湖南卷)富马酸亚铁(FeC4H2O4)是一种补铁剂。富马酸亚铁中各元素的电负性由大到小的顺序为______________。

O>Si>Fe>Mg+2价

O>C>H>Fe精研核心命题命题角度1电离能的比较及原因解释例1(2022·全国甲卷)图a、b、c分别表示C、N、O和F的逐级电离能I变化趋势(纵坐标的标度不同)。第一电离能的变化图是

(填字母),判断的根据是

;

第三电离能的变化图是

(填字母)。

图a同一周期主族元素从左到右第一电离能呈增大趋势,由于N原子的2p能级为半充满状态,故N元素的第一电离能较C、O两种元素高图b解析:同一周期主族元素从左到右,基态原子的第一电离能呈增大趋势,由于基态氮原子的2p能级为半充满状态,结构相对稳定,故其第一电离能大于碳、氧原子,图a符合题意。第三电离能,碳原子失去第三个电子需从全充满的2s轨道中失去电子,导致其所需能量较高;氮原子失去第三个电子,形成稳定的2s2结构,所需能量相对较低;氟原子失去第三个电子从半满的2p3结构失去电子,所需能量相应较高,图b符合题意。[变式演练1](1)(2023·浙江1月卷改编)由硅原子核形成的三种微粒,电子排布式分别为①[Ne]3s23p2、②[Ne]3s23p1、③[Ne]3s23p14s1,有关这些微粒的叙述,正确的是

(填字母)。

A.微粒半径:③>②>①B.电子排布属于基态原子(或离子)的是①②C.电离一个电子所需最低能量:①>②>③D.得电子能力:①>②B解析:由三种微粒的电子排布式可知,①是基态Si原子,②是基态Si+;③是激发态Si原子,B正确。激发态Si原子的4s轨道排布1个电子,其半径最大,基态Si+的3p轨道只有1个电子,排斥力较小,其半径最小,故微粒半径:③>①>②,A错误。激发态Si原子具有较高能量,电离一个电子所需能量最低,基态Si+电离一个电子,所需能量最高,故所需最低能量:②>①>③,C错误。基态Si+较易得到电子,故得电子能力:②>①,D错误。(2)(2024·四川成都二模)下列状态的Cu微粒中,属于基态原子的是_______

(填字母),失去最外层一个电子所需能量最大的是_______(填字母)。由D状态变为B状态产生的光谱为___________。

A.[Ar]3d94s2 B.[Ar]3d104s1C.[Ar]3d10 D.[Ar]3d104p1BC发射光谱解析:根据能量最低原理和洪特规则,基态铜原子的电子排布式为[Ar]3d104s1;[Ar]3d94s2是激发态铜原子电子排布式,[Ar]3d10是基态Cu+的电子排布式,[Ar]3d104p1是激发态铜原子的电子排布式;[Ar]3d10失去最外层一个电子所需能量为Cu的第二电离能,其余均为第一电离能,所以所需能量最大的是C。由D状态变为B状态是激发态变为基态,电子由高能级跃迁到低能级,产生的光谱为发射光谱。命题角度2电负性的比较及应用例2(1)(2021·山东卷)O、F、Cl电负性由大到小的顺序为

。(2)(2023·山东卷)-40℃时,F2与冰反应生成HOF和HF。HOF水解反应的产物为

(填化学式)。

F>O>ClHF和H2O2解析:(1)同周期主族元素从左到右电负性逐渐增大,则电负性:F>O;O和Cl可形成化合物ClO2,O显-2价,Cl显+4价,则电负性:O>Cl,故电负性:F>O>Cl。(2)从元素的电负性角度判断HOF的水解产物:HOF的结构式为H—O—F,电负性:F>O>H,推测HOF发生水解反应时,F—O断裂得到F-和OH+,并分别与水电离产生的H+、OH-结合,得到水解产物HF和H2O2。[变式演练2](1)(2024·北京西城区一模)Li、P、F的电负性由大到小的排序是

。

(2)(2024·河南新乡一模)比较S原子和O原子的电负性大小,并从原子结构的角度说明理由:

。

F>P>LiO>S;O的半径比较小,原子核对核外电子的吸引力较大,O的电负性大于S(3)(2024·山东名校联盟二模)四方晶系CuFeTe2晶体是一种p型半导体,CuFeTe2中元素的电负性由大到小的顺序为

。

解析:(3)同周期从左到右,金属性减弱,非金属性变强,元素的电负性变强;同主族由上而下,金属性增强,非金属性逐渐减弱,元素电负性减弱;CuFeTe2中元素的电负性由大到小的顺序为Te>Cu>Fe。Te>Cu>Fe突破点3化学键、杂化类型与空间结构聚焦核心要点1.共价键[1](1)辨析化学键与物质类别的关系(2)判断σ键和π键的两种方法

判断依据判断方法由共用电子对数判断单键为σ键;双键或三键,其中一个为σ键,其余为π键由成键轨道类型判断s轨道形成的共价键全部是σ键;杂化轨道形成的共价键全部为σ键,配位键都是σ键(3)大π键①简介:大π键一般是三个或更多个原子间形成的,是未杂化轨道中原子轨道“肩并肩”重叠形成的π键。②形成条件形成大π键的条件这些原子多数处于同一平面上这些原子有相互平行的p轨道p轨道上的电子总数小于p轨道数的2倍

④常见的大π键

(4)配位键与配位化合物的结构{以[Cu(NH3)4]SO4为例,离子中的“→”表示配位键}①配体:含有孤电子对的分子或离子,如NH3、H2O、CO、Cl-、Br-、I-、SCN-等。②中心离子:一般是金属离子,特别是过渡元素中的金属离子,如Cu2+、Fe3+等。③配位数:直接同中心原子(或离子)配位的含有孤电子对的分子(或离子)的数目。④常见配合物:如[Cu(NH3)4](OH)2、[Cu(NH3)4]SO4、[Ag(NH3)2]OH、Fe(SCN)3、Fe(CO)5等。

sp2sp2<四面体

>(2)根据有机化合物的成键特点判断

(3)VSEPR模型与杂化方式及粒子空间结构的关系

常见粒子中心原子的杂化方式VSEPR模型中心原子上的孤电子对数粒子的空间结构CH4sp3正四面体形0正四面体形H2Osp3四面体形2V形NH3sp3四面体形1三角锥形sp3正四面体形0正四面体形BF3sp2平面三角形0平面三角形SO2sp2平面三角形1V形CO2sp直线形0直线形

sp3三角锥形

三角锥形

sp3平面正三角

sp3链接高考[1](1)(2023·全国甲卷)酞菁和钴酞菁的分子结构如图所示。酞菁分子中所有原子共平面,其中p轨道能提供一对电子的N原子是______

(填图中酞菁中N原子的序号)。钴酞菁分子中,钴离子的化合价为

,氮原子提供孤电子对与钴离子形成

键。

③

+2配位

sp2>ClO2分子中Cl—O的键长小于Cl2O中Cl—O的键长,其原因是ClO2分子中既存在σ键,又存在大π键,原子轨道重叠的程度较大,因此其中Cl—O的键长较小,而Cl2O只存在普通的σ键(3)(2023·浙江1月卷)Si(NH2)4受热分解生成Si3N4和NH3,其受热不稳定的原因是________________________________________。

Si周围的NH2基团体积较大,受热时斥力较强[或Si(NH2)4中Si—N键能相对较小];产物中气态分子数显著增多(熵增)

(4)(2022·北京卷)FeSO4·7H2O结构示意图如图。

孤电子对有较大斥力,使H—O—H键角小于O—S—O键角

(5)(2021·河北卷)已知有关氮、磷的单键和三键的键能(kJ·mol-1)如表:N—NN≡NP—PP≡P193946197489从能量角度看,氮以N2而白磷以P4(结构式可表示为

)形式存在的原因是________________________________。

在原子数目相同的条件下,N2比N4具有更低的能量,而P4比P2具有更低的能量,能量越低越稳定(6)(2019·全国卷Ⅰ)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物。乙二胺能与Mg2+、Cu2+等金属离子形成稳定环状离子,其原因是______________,其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是_________(填“Mg2+”或“Cu2+”)。

乙二胺的两个N提供孤电子对给金属离子形成配位键

Cu2+链接高考[2](1)(2024·北京卷)SnCl2和SnCl4是锡的常见氯化物,SnCl2可被氧化得到SnCl4。

平面三角形

sp3杂化

sp3三角锥形

sp3

sp2杂化轨道

正四面体

sp3sp3精研核心命题命题角度1共价键类型与键参数例1(1)(2022·湖南卷)富马酸亚铁(FeC4H2O4)是一种补铁剂。富马酸分子的结构模型如图所示:富马酸分子中σ键与π键的数目比为

。

(2)(2023·湖北卷)导致SiCl4比CCl4易水解的因素有

(填字母)。

a.Si—Cl键极性更大b.Si的原子半径更大c.Si—Cl键键能更大d.Si有更多的价层轨道11∶3abd

sp2σ一氯乙烷>一氯乙烯>一氯乙炔

[变式演练1](1)(2021·全国甲卷)CO2分子中存在

个σ键和

个π键。

(2)(2020·全国卷Ⅲ)NH3BH3分子中,N—B化学键称为______________键,其电子对由

提供。

(3)(2020·山东卷)NH3、PH3、AsH3的键角由大到小的顺序为______________________(填化学式)。

22配位

NNH3、PH3、AsH3(4)(2024·山东济宁二模)氮族元素在生产、生活和科研中应用广泛。回答下列问题:①[Co(NH3)6]3+配离子结构如图所示,Co3+位于正八面体的中心,则1个[Co(NH3)6]3+配离子中共价键的个数为

,Co(NH3)3Cl3的空间结构有

种。

242②氮族元素杂芴化合物(E=N、P、As、Sb、Bi)结构如图所示。As原子的价电子排布式为

,C—N—C键角之和为360°,C—As—C键角之和为284.9°,原因为

。

4s24p3氮的孤对电子与芴环的重叠更好,形成大π键,为平面形;而As的轨道重合差,难以形成大π键(或氮原子半径较小,N—C键长较短易于形成大π键为平面形)解析:(1)CO2的结构式为O=C=O,1个双键中含有1个σ键和1个π键,因此1个CO2分子中含有2个σ键和2个π键。(2)NH3分子中N原子有1个孤电子对,BH3分子中B原子有空的2p轨道,则NH3BH3分子中N—B化学键是配位键,N原子提供孤电子对,B原子提供空轨道。(4)①1个氨分子中存在3个氮氢共价键,氮与钴形成6个配位键,则1个[Co(NH3)6]3+配离子中共价键的个数为24;[Co(NH3)6]3+为正八面体,Co3+位于正八面体的中心,Co(NH3)3Cl3为3个氯取代[Co(NH3)6]3+中的3个氨分子,由于6个氨分子位置完全相同,则Co(NH3)3Cl3空间结构也就是看图中6个点上的3个点有几种情况,若3个点中两点连线不经过体心为1种、经过体心为1种,故共2种;②As为33号元素,与氮同主族、位于第四周期,则As原子的价电子排布式为4s24p3,氮的孤电子对与芴环的重叠更好,形成大π键,为平面形,而As的轨道重合差,难以形成大π键(或氮原子半径较小,N—C键键长较短易于形成大π键,为平面形),导致C—N—C键角之和为360°,而C—As—C键角之和为284.9°,小于360°。命题角度2VSEPR模型、杂化轨道理论与粒子的空间结构

(2)(2023·湖南卷)比较分子中的C—Ga—C键角大小:Ga(CH3)3

(填“>”“<”或“=”)Ga(CH3)3(Et2O),其原因是

。

正四面体形

sp2>Ga(CH3)3和Ga(CH3)3(Et2O)中Ga杂化类型分别为sp2、sp3解析:(2)Ga(CH3)3分子中中心原子形成3个σ键,无孤电子对,中心原子Ga为sp2杂化,Ga(CH3)3分子为平面三角形,C—Ga—C键角为120°;Ga(CH3)3(Et2O)分子中中心原子Ga的价层电子对数为4,Ga的杂化类型为sp3杂化,Ga(CH3)3(Et2O)形成四面体结构,C—Ga—C键角接近109°28'。[变式演练2](1)(2021·全国甲卷)SiCl4是生产高纯硅的前驱体,其中Si采取的杂化类型为______________。SiCl4可发生水解反应,机理如下:

含s、p、d轨道的杂化类型有:①dsp2、②sp3d、③sp3d2,中间体SiCl4(H2O)中Si采取的杂化类型为______________(填序号)。

sp3②

sp3sp2

突破点4分子结构与性质及原因解释聚焦核心要点1.分子的极性与分子空间结构间的关系

2.氢键及其对物质性质的影响(1)分子间氢键使物质的沸点升高,如沸点:NH3>PH3。(2)分子间氢键使物质易溶于水,如NH3、C2H5OH等易溶于水。(3)解释一些特殊现象,如水结冰体积膨胀。3.物质溶解性的影响因素(1)“相似相溶”规律:非极性溶质一般能溶于非极性溶剂,极性溶质一般能溶于极性溶剂。如NH3、蔗糖易溶于水,难溶于CCl4。(2)氢键:溶质与溶剂之间存在氢键,可增大溶解度。如NH3、乙醇、甘油、乙酸等能与水混溶。(3)分子结构的相似性:溶质和溶剂分子结构越相似,溶解度越大。如乙醇分子中的—OH与水分子中的—OH结构相近,溶解度较大。(4)化学反应:若溶质能与水发生化学反应,也会增大溶质的溶解度。如SO2可与水反应,溶解度较大。【应用示例】(1)磷元素有白磷、黑磷等常见的单质。白磷(P4)是分子晶体,易溶于CS2,难溶于水,可能原因是

。

CS2、P4都是非极性分子,H2O是极性分子,根据相似相溶原理,P4易溶于CS2,难溶于水(2)HF分子的极性

(填“大于”“等于”或“小于”,下同)HCl,同一条件下,HF在水中的溶解度

HCl,HF的沸点

HCl。

大于

大于

大于

链接高考(1)(2022·广东卷)H2Se的沸点低于H2O,其原因是______________。

两者都是分子晶体,由于水存在分子间氢键,沸点高

两者均为分子晶体,后者能形成分子间氢键,使分子间作用力增大,熔点更高(3)(2022·福建卷)晶体熔点:KrF2_____(填“>”“<”或“=”)XeF2,判断依据是____________________________________________________________。

(4)(2020·全国卷Ⅲ)NH3BH3分子中,与N原子相连的H呈正电性(Hδ+),与B原子相连的H呈负电性(Hδ-)。C2H6熔点比NH3BH3_____(填“高”或“低”),原因是在NH3BH3分子之间,存在_______________________作用,也称“双氢键”。

<二者为同构型的分子晶体,XeF2分子的相对分子质量大,范德华力大,熔点高低

Hδ+与Hδ-的静电引力

精研核心命题命题角度

范德华力、氢键对物质性质的影响例题(1)(2024·山东卷)MnOx可作HMF转化为FDCA的催化剂(如图)。FDCA的熔点远高于HMF,除相对分子质量存在差异外,另一重要原因是

。

FDCA形成的分子间氢键更多

(2)(2022·浙江1月卷)两种有机化合物的相关数据如下表:物质HCON(CH3)2HCONH2相对分子质量7345沸点/℃153220HCON(CH3)2的相对分子质量比HCONH2的大,但其沸点反而比HCONH2的低,主要原因是_______________________________________________。

HCON(CH3)2分子间只存在范德华力,HCONH2分子间除了存在范德华力外,还存在氢键,所以HCON(CH3)2的沸点低(3)(2021·广东卷)H2S、CH4、H2O的沸点由高到低顺序为____________。H2O>H2S>CH4吡啶分子能与水分子形成分子间氢键吡啶分子和H2O分子均为极性分子,相似相溶,而苯分子为非极性分子[变式演练](1)(2024·辽宁鞍山第二次质量监测)请从物质结构的角度分析氯气在NaCl溶液中溶解度减小的原因___________________________。

(2)(2024·山东潍坊二模)乙胺(CH3CH2NH2)和2-羟基乙胺(HOCH2CH2NH2)都可用于染料的合成,乙胺碱性更强,原因是______________________。

NaCl增强了水的极性,而氯气是非极性分子,在极性越强的溶液中溶解度越小解析:2-羟基乙胺中羟基氧的电负性较大,具有吸附电子的作用,使氨基氮的电子云密度减小,碱性较弱。解析:NaCl增强了水的极性,而氯气是非极性分子,在极性越强的溶液中溶解度越小。2-羟基乙胺上羟基氧电负性大,有吸电子作用,使氨基氮的电子云密度减小,碱性减弱(3)硅和卤素单质反应可以得到SiX4。SiX4的熔沸点物质SiF4SiCl4SiBr4SiI4熔点/K183.0203.2278.6393.7沸点/K187.2330.8427.2560.70℃时,SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4呈液态的是___________(填化学式),沸点依次升高的原因是_________________________________。

SiCl4相对分子质量逐渐增大

突破点5晶体类型与粒子间作用力及原因解释聚焦核心要点1.四种常见晶体类型的比较[1]晶体类型离子晶体分子晶体共价晶体金属晶体定义离子间通过离子键相结合而成的晶体分子间以分子间作用力相结合的晶体相邻原子间以共价键相结合而形成的空间网状结构的晶体金属阳离子和自由电子之间的较强作用形成的单质晶体构成粒子阴、阳离子分子原子金属离子、自由电子粒子间作用力离子间肯定有离子键,可能有原子间的共价键分子间:分子间作用力,可能有分子内共价键(稀有气体例外)共价键金属离子和自由电子之间较强的相互作用晶体类型离子晶体分子晶体共价晶体金属晶体代表物NaCl、NaOH、MgSO4干冰、I2、P4、H2O金刚石、SiC、晶体硅、SiO2镁、铁、金、钠熔、沸点熔点、沸点较高熔点、沸点低熔点、沸点高熔点、沸点差异较大导热性不良不良不良良好导电性固态不导电,熔化或溶于水导电固态和液态不导电,溶于水可能导电一般不导电,少数能导电,如晶体硅晶体及熔化时都导电硬度硬度较大硬度很小硬度很大硬度差异较大溶解性多数易溶于水等极性溶剂相似相溶难溶解难溶于水(钠、钙等与水反应)决定熔点、沸点的主要因素离子键强弱分子间作用力大小共价键强弱金属键强弱2.晶体熔、沸点高低的比较[2](1)一般情况下,不同类型晶体的熔、沸点高低规律:共价晶体>离子晶体>分子晶体,如熔、沸点:金刚石>NaCl>Cl2;金属晶体>分子晶体,如熔、沸点:Na>Cl2(金属晶体熔、沸点有的很高,如钨、铂等,有的则很低,如汞等)。(2)形成共价晶体的原子半径越小、键长越短,则键能越大,其熔、沸点越高,如熔、沸点:金刚石>石英>碳化硅>晶体硅。(3)形成离子晶体的阴、阳离子的电荷数越多,离子半径越小,则离子键越强,熔、沸点就越高,如熔、沸点:MgO>MgCl2,NaCl>CsCl。(4)金属晶体中金属离子半径越小,离子所带电荷数越多,其形成的金属键越强,金属单质的熔、沸点就越高,如熔、沸点:Al>Mg>Na。(5)分子晶体的熔、沸点比较规律①组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,其熔、沸点就越高,如熔、沸点:HI>HBr>HCl。②相对分子质量相近,组成和结构不相似的分子,分子极性越大,其熔、沸点就越高,如熔、沸点:CO>N2。③同分异构体分子中,支链越少,其熔、沸点就越高,如熔、沸点:正戊烷>异戊烷>新戊烷。④同分异构体中的芳香烃及其衍生物的沸点,邻位取代物>间位取代物>对位取代物,如熔、沸点:邻二甲苯>间二甲苯>对二甲苯。【应用示例】金属铼的熔点高于同族的锰,试从原子结构的角度加以解释:____________________________________________________________。从锰到铼原子序数增大,原子核对外层电子引力增大,电子层数增多,原子核对外层电子引力减小,但前者作用力是主导因素,所以铼中的金属键更强,熔点更高链接高考[1](2023·广东卷)(NH4)2CO3会使滤泥中的一种胶状物质转化为疏松分布的棒状颗粒物。滤渣的X射线衍射图谱中,出现了NH4Al(OH)2CO3的明锐衍射峰。NH4Al(OH)2CO3属于

(填“晶体”或“非晶体”)。

晶体

链接高考[2](1)(2024·全国甲卷)早在青铜器时代,人类就认识了锡。锡的卤化物熔点数据如下表,结合变化规律说明原因:_____________________________。

物质SnF4SnCl4SnBr4SnI4熔点/℃442-3429143SnF4属于离子晶体,SnCl4、SnBr4、SnI4属于分子晶体,离子晶体的熔点比分子晶体的高,分子晶体的相对分子质量越大,分子间作用力越强,熔点越高(2)(2022·全国乙卷)卤化物CsICl2受热发生非氧化还原反应,生成无色晶体X和红棕色液体Y。X为_________________。解释X的熔点比Y高的原因__________________________________________________。

CsClCsCl为离子晶体,熔化时,克服的是离子键,ICl为分子晶体,熔化时,克服的是分子间作用力,因此CsCl的熔点比ICl高精研核心命题命题角度1晶体类型的比较与判断例1(2023·全国甲卷)(1)将酞菁—钴酞菁—三氯化铝复合嵌接在碳纳米管上,制得一种高效催化还原二氧化碳的催化剂。回答下列问题:①下图所示的几种碳单质,它们互为______________,其中属于共价晶体的是______________,C60间的作用力是__________________。

同素异形体

金刚石

范德华力

②气态AlCl3通常以二聚体Al2Cl6的形式存在,其空间结构如图所示,二聚体中Al的轨道杂化类型为______________。AlF3的熔点为1090℃,远高于AlCl3的192℃,由此可以判断铝氟之间的化学键为__________键。

Al2Cl6的分子结构

sp3离子

解析:①图中所示物质为碳元素形成的不同单质,互为同素异形体。金刚石是碳原子间通过共价键形成的立体网状结构,为共价晶体;石墨属于混合型晶体,C60为典型的分子晶体;碳纳米管是纳米级石墨晶体,C60间的作用力是范德华力。②根据AlCl3形成的二聚体结构可知,每个Al和4个Cl成键,Al的杂化轨道类型为sp3杂化。AlF3的熔点远高于AlCl3,则AlF3为离子晶体,铝和氟之间形成的是离子键。(2)(2023·山东卷)-40℃时,F2与冰反应生成HOF和HF。常温常压下,HOF为无色气体,固态HOF的晶体类型为

。

分子晶体

解析:常温常压下,HOF为无色气体,则HOF的沸点较低,因此,固态HOF的晶体类型为分子晶体。[变式演练1](1)(2021·全国甲卷)太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅。单晶硅的晶体类型为______________。

(2)(2022·海南卷)Cu、Zn等金属具有良好的导电性,从金属键的理论看,原因是___________________________________。ZnO晶体中部分O原子被N原子替代后可以改善半导体的性能,Zn—N中离子键成分的百分数小于Zn—O,原因是_________________________________________。

共价晶体

自由电子在外加电场中作定向移动

电负性:O>N,Zn与N元素间的电负性差值小于Zn与O元素间的电负性差值,成键元素电负性差值越大,形成的化学键中离子键成分越大命题角度2晶体熔、沸点高低的比较例2(1)(2022·浙江1月卷)四种晶体的熔点数据如下表:物质CF4SiF4BF3AlF3熔点/℃-183-90-127>1000CF4和SiF4熔点相差较小,BF3和AlF3熔点相差较大,原因是________。

CF4和SiF4都是分子晶体,结构相似,分子间作用力相差较小,所以二者熔点相差较小;BF3通过分子间作用力形成分子晶体,AlF3通过离子键形成离子晶体,破坏离子键需要的能量更多,所以二者熔点相差较大(2)(2024·山东枣庄一模)CrN晶胞结构的八分之一如图,则熔点:CrN______(填“高于”“低于”或“等于”)NaCl。若NA代表阿伏加德罗常数的值,晶体密度为ρg·cm-3,则Cr3+与N3-最短核间距为____________pm。

高于

解析:(2)NaCl和CrN都是离子晶体,且CrN电荷数多于NaCl,晶格能前者大,熔点前者高。原图上虽然是CrN晶胞结构的八分之一,但利用原图所示结构在给定棱长的基础上可以直接进行密度计算(质量小,体积按照比例缩小,不影响数值);本题给了密度,在相当于晶胞的模型中,顶点有四个氮原子和四个铬原子,棱长就是要求的距离,[变式演练2](1)已知GaCl3的熔点为77.9℃,LiCl的熔点为605℃,两者熔点差异较大的原因为____________________________________。

物质SiCl4GeCl4PbCl4熔点/℃-70约-50-15熔点SiCl4<GeCl4<PbCl4的原因是_____________________________。

LiCl属于离子晶体,GaCl3为分子晶体,LiCl熔化时克服离子键,GaCl3熔化时克服分子间作用力(2)(2024·广东茂名模拟)硅、锗、铅的氯化物的熔点如下表:硅、锗、铅的氯化物晶体均为分子晶体,随着相对分子质量增大,分子间作用力增强,熔点逐渐升高(3)第ⅢA族磷化物均为共价化合物,被广泛用于高温技术、新型电子产品等领域。实验测定磷化铝和磷化铟的熔点分别为2000℃、1070℃,从结构角度说明其熔点差异的原因__________________。

(4)ZnO的熔点______________(填“高于”或“低于”)ZnS的熔点,原因是____________________________________________________________。

磷化铝和磷化铟属于共价晶体,由于Al、In为同主族元素,随着原子序数的递增,核外电子层数逐渐增加,原子半径Al<In,共价键键长Al—P<In—P,Al—P的键能大于In—P的键能,因此AlP熔点高于InP高于

二者同属于离子晶体,O2-的半径比S2-的小,ZnO晶体中离子键强

突破点6晶胞结构及分析、计算聚焦核心要点1.晶胞中粒子数目的计算方法——均摊法[1]2.常见分子晶体的结构及分析

3.常见共价晶体的结构及分析

4.常见离子晶体的结构及分析

5.晶体密度及粒子间距离的计算方法(1)计算晶体密度的方法(2)计算晶体中粒子间的距离①分析思路②常见堆积模型粒子之间的距离(a为晶胞参数,r为粒子半径)链接高考[1](1)(2024·江苏卷)铁酸铋晶胞如图所示(图中有4个Fe原子位于晶胞体对角线上,O原子未画出),其中原子数目比N(Fe)∶N(Bi)=

。

2∶1(2)铜的一种化合物的晶胞如图所示,其化学式为

。

CuClγ-AgI晶胞ρ=7.0

g·cm-3α-AgI晶胞ρ=6.0

g·cm-3①测定晶体结构最常用的仪器是

(填字母)。

A.质谱仪 B.红外光谱仪C.核磁共振仪

D.X射线衍射仪②γ-AgI与α-AgI晶胞的体积之比为

。

(3)(2023·重庆卷)α-AgI可用作固体离子导体,能通过加热γ-AgI制得。这两种晶体的晶胞示意图如图所示(为了简化,只画出了碘离子在晶胞中的位置)。D12∶7(4)(2023·山东卷)一定条件下,CuCl2、K和F2反应生成KCl和化合物X。已知X属于四方晶系,晶胞结构如图所示(晶胞参数a=b≠c,α=β=γ=90°),其中Cu化合价为+2。上述反应的化学方程式为_________________________。若阿伏加德罗常数的值为NA,化合物X的密度ρ=______________g·cm-3(用含NA的代数式表示)。

CuCl2+4K+2F22KCl+K2CuF46.常见典型晶胞的投影或剖面图[2]【应用示例】硅化镁是一种窄带隙n型半导体材料,在光电子器件、能源器件、激光、半导体制造等领域具有重要应用前景。硅化镁的晶胞参数a=0.6391nm,结构如图所示。(1)Si的配位数为

。

(2)晶胞在对角面方向的投影图为

(填字母)。

8D(3)设阿伏加德罗常数的值为NA,该晶体的密度ρ=________________g·cm-3(列出计算式)。

链接高考[2](1)(2023·福建卷)铜的硫化物结构多样。天然硫化铜俗称铜蓝,其晶胞结构如图。

22∶1(2)(2022·广东卷)我国科学家发展了一种理论计算方法,可利用材料的晶体结构数据预测其热电性能,该方法有助于加速新型热电材料的研发进程。化合物X是通过该方法筛选出的潜在热电材料之一,其晶胞结构如图1,沿x、y、z轴方向的投影均为图2。图1图2①X的化学式为______________。

②设X的最简式的式量为Mr,晶体密度为ρg·cm-3,则X中相邻K之间的最短距离为_________________nm(列出计算式,NA为阿伏加德罗常数的值)。K2SeBr6精研核心命题命题角度1有关晶体化学式、配位数或密度的求算例1(1)(2024·山东卷)Mn的某种氧化物MnOx的四方晶胞及其在xy平面的投影如图所示,该氧化物化学式为

。

MnO2(2)(2023·北京卷)MgS2O3·6H2O的晶胞形状为长方体,边长分别为anm、bnm、cnm,结构如图所示。晶胞中的[Mg(H2O)6]2+个数为__________。已知MgS2O3·6H2O的摩尔质量是Mg·mol-1,阿伏加德罗常数的值为NA,该晶体的密度为_________g·cm-3。(1nm=10-7cm)

4(3)(2023·浙江6月卷)某含氮化合物晶胞如图,其化学式为______________,每个阴离子团的配位数(紧邻的阳离子数)为______________。

CaCN26(4)(2023·新课标卷)合成氨催化剂前驱体(主要成分为Fe3O4)使用前经H2还原,生成α-Fe包裹的Fe3O4。已知α-Fe属于立方晶系,晶胞参数a=287pm,密度为7.8g·cm-3,则α-Fe晶胞中含有Fe的原子数为______________________(列出计算式,阿伏加德罗常数的值为NA)。

[变式演练1](1)(2024·北京卷)白锡和灰锡是单质Sn的常见同素异形体。二者晶胞如图:白锡具有体心四方结构;灰锡具有立方金刚石结构。①灰锡中每个Sn原子周围与它最近且距离相等的Sn原子有

个。

②若白锡和灰锡的晶胞体积分别为V1nm3和V2nm3,则白锡和灰锡晶体的密度之比是

。

4(2)(2024·广东新南方联盟4月联考)铁的晶胞如图所示,若该晶体的密度是ag·cm-3,则两个最近的Fe原子间的距离为